專利名稱：氣流收集裝置、風力發(fā)動機、風能收集裝置及風力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風能的利用，具體地說，涉及一種氣流收集裝置、風力發(fā)動機及風 能收集裝置。
背景技術(shù)：
風能，是一種清潔的能源。在全球石油危機和環(huán)境污染越來越嚴重的大環(huán)境下，風 能的開發(fā)和利用已引起全球性的觀注。目前，人們一提到利用風能，仍然是傳統(tǒng)的思維方式一一將風能轉(zhuǎn)換成電能，給人 一種風電不可分的感覺。這方面的專利申請很多，目前風電場廣泛采用的是類似于三葉片 式的風能發(fā)電裝置，如CN1399068，這類風電裝置一般沒有專門的氣流收集裝置，僅僅將葉 片直接裸露在自然環(huán)境下，風能利用率較低。也有的風能發(fā)電裝置設(shè)置了專門的氣流收集 裝置，如CN201100218等，則又存在難以防止臺風或超強風突然來襲時的安全性隱患。但 是，如何更好地收集風能以及更有效地利用風能，仍還需要做進一步的改進。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的之一是提供一種能夠有效消除臺風或強風等強氣流時的安全 性隱患的氣流收集裝置及風力發(fā)動機。進一步地，本實用新型的目的之二是使收集的氣流更集中，使風力發(fā)動機更有效 地利用收集的氣流產(chǎn)生更強的輔助動力。進一步地，本實用新型的目的之三是突破傳統(tǒng)的思維方式，不需要將風能轉(zhuǎn)換成 電能(二次轉(zhuǎn)換)就可以將風能直接存儲利用的裝置。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案一種氣流收集裝置，包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道，所述氣流收集通道的通 道壁至少包括活動部分，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，該活動部分受壓釋放部分超過預(yù)設(shè)值 時的氣流。一種風力發(fā)動機，包括氣流收集裝置、至少一個葉輪室、通過動力輸出軸裝設(shè)于所 述葉輪室內(nèi)的至少一個葉輪，所述氣流收集裝置包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道，其特 征在于所述氣流收集通道的通道壁至少包括活動部分，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，該活動 部分受壓釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流。進一步地，所述氣流收集通道的活動部分包括多個活動板組成，各活動板受彈性 支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述活動板受壓產(chǎn)生側(cè)向翻轉(zhuǎn)。進一步地，所述氣流收集通道包括靠近內(nèi)口的固定型氣流收集通道和靠近外口的 活動型收集通道，所述活動型氣流收集通道由多個面板圍合而成，所述活動型氣流收集通 道的內(nèi)端口伸入所述固定型氣流收集通道內(nèi)，每一面板上設(shè)有鉸接點和支撐點，所述面板 通過鉸接點與固定型氣流收集通道的端部鉸接，所述面板通過支撐點受彈性部件支撐，使 其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述面板能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使活動型氣流收集通道的內(nèi)端口翻轉(zhuǎn)成為 氣流收集裝置的外口。進一步地，在所述氣流收集通道內(nèi)設(shè)置有基本呈錐形的導流體，在所述氣流收集通道的外側(cè)殼體上固定有風向定位翼，所述氣流收集通道與所述導流體之間形成環(huán)形氣流 通道，所述環(huán)形氣流通道與所述葉輪外周面上對應(yīng)固定的葉片相通，使得氣流通道內(nèi)收集 的環(huán)形氣流直接作用于所述葉輪外周面上對應(yīng)固定的葉片上。進一步地，所述氣流收集通道的活動部分包括多個活動板組成，各活動板受彈性 支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述活動板受壓產(chǎn)生側(cè)向翻轉(zhuǎn)。進一步地，所述氣流收集通道包括靠近內(nèi)口的固定型氣流收集通道和靠近外口的 活動型收集通道，所述活動型氣流收集通道由多個面板圍合而成，所述活動型氣流收集通 道的內(nèi)端口伸入所述固定型氣流收集通道內(nèi)，每一面板上設(shè)有鉸接點和支撐點，所述面板 通過鉸接點與固定型氣流收集通道的端部鉸接，所述面板通過支撐點受彈性部件支撐，使 其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述面板能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使活動型氣流收集通道的內(nèi)端口翻轉(zhuǎn)成為 氣流收集裝置的外口。進一步地，在所述氣流收集通道內(nèi)設(shè)置有基本呈錐形的導流體，在所述氣流收集 通道的外側(cè)殼體上固定有風向定位翼，在所述氣流收集通道的外側(cè)殼體上固定有風向定位 翼，在氣流收集通道的下方裝設(shè)支撐座，氣流收集通道通過轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動支撐在支撐座上。進一步地，所述至少一個葉輪室為至少兩級葉輪室，所述各級葉輪共用動力輸出 軸裝設(shè)于各級葉輪室內(nèi)，從前一級葉輪室流出的氣流經(jīng)氣流通道作用于后一級葉輪室內(nèi)的 葉片上。一種風能收集裝置，包括前述風力發(fā)動機、氣體壓縮裝置和儲氣罐，所述風力發(fā)動 機輸出的動力傳動氣體壓縮裝置，所述氣體壓縮裝置產(chǎn)生的壓縮氣體輸入儲氣罐儲存。一種風力發(fā)電裝置，包括前述的風力發(fā)動機和發(fā)電機，所述風力發(fā)動機的動力輸 出軸連接所述發(fā)電機的動力輸入軸。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于通過在氣流收集通道上設(shè)置活動部分，當風力超過預(yù)設(shè)值時(如臺風或強風突然 來襲)，活動部分受壓，可以及時地從側(cè)壁上釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流，避免了強氣流 直接進入發(fā)動機時對發(fā)動機的破壞性沖擊。通過在氣流收集通道內(nèi)設(shè)置導流體，能夠根據(jù)需要(改變導流體的大小和形狀)， 使收集的氣流更集中、更具有方向性。特別是，當應(yīng)用于風力發(fā)動機時，可以將氣流導流到 靠近發(fā)動機葉片的端部，產(chǎn)生更大的扭矩輸出。另外，將氣流導流到靠近風力發(fā)動機葉片 的端部的另一好處是，避免了氣流在靠近葉片中心部位時因氣流遇阻所產(chǎn)生的氣流紊亂現(xiàn)象。通過設(shè)置風能收集裝置，將風能直接進行存儲利用，突破了傳統(tǒng)的思維方式，不需 要進行二次轉(zhuǎn)換，就可以將風能直接進行存儲利用，克服了將風能轉(zhuǎn)換成電能，再將電能轉(zhuǎn) 換成其它形式的能量進行利用的二次能量轉(zhuǎn)換損失。
圖1為本發(fā)明一種風能收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1風能收集裝置中的氣流收集裝置翻轉(zhuǎn)時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中氣流收集裝置翻轉(zhuǎn)時的右視圖。圖4是圖1風能收集裝置中的氣流收集裝置翻轉(zhuǎn)后的結(jié)構(gòu)示意圖。[0029]圖5為本發(fā)明另一種風能收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5中氣流收集裝置的活動部分打開時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是一種風力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7中氣流收集裝置的活動部分打開時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例一一種風能收集裝置，如圖1-4所示，包括風力發(fā)動機、氣體壓縮裝置12和儲氣罐 13。風力發(fā)動機包括氣流收集裝置和發(fā)動機組件。其中氣流收集裝置包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道1、導流體2、風向定位翼9和支 撐座12。在氣流收集通道1內(nèi)設(shè)置導流體2，導流體2固定在靠近內(nèi)口處的氣流收集通道 1的中軸線上，導流體2基本呈從內(nèi)口沿外口方向延伸的錐形體，氣流收集通道1與錐形導 流體2之間形成環(huán)形氣流通道3。在氣流收集通道1尾部的外側(cè)殼體上固定風向定位翼9。 在氣流收集通道1的下方裝設(shè)支撐座12，支撐座16具中空結(jié)構(gòu)，氣流收集通道1通過轉(zhuǎn)軸 14可轉(zhuǎn)動支撐在支撐座16上，使其當風向改變時，在風向定位翼9、轉(zhuǎn)軸14和支撐座16 的作用下，氣流收集通道1的外口始終處于迎風面上。氣流收集通道1的通道壁包括靠近內(nèi)口的由多個固定面板23圍合而成的固定型 氣流收集通道和靠近外口的由8個可轉(zhuǎn)動的面板26圍合而成的活動型收集通道，活動型氣 流收集通道的內(nèi)端口伸入固定型氣流收集通道內(nèi)，每一面板26上設(shè)有鉸接點24和支撐點 25，活動面板26通過鉸接點24與固定型氣流收集通道的固定面板23端部鉸接，活動面板 26通過支撐點25受彈性支撐桿22支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，使得受彈性支撐桿22 支撐的活動面板26發(fā)生翻轉(zhuǎn)(圖2和圖3)，使活動型氣流收集通道的內(nèi)端口翻轉(zhuǎn)成為氣流 收集裝置的外口(圖4)，此時，由于翻轉(zhuǎn)后的氣流收集裝置外口的口徑變小，從而有效限制 了進入發(fā)動機組件的氣流流量。發(fā)動機組件包括兩級葉輪室(19、5)和兩級葉輪(21、8)，葉輪(21、8)共用動力輸 出軸11裝設(shè)于各自的葉輪室(19、5)內(nèi)，在兩級葉輪(21、8)徑向的外周面上均分固定有兩 級葉片(4、7)，在葉輪(21、8)的側(cè)面固定有用于將氣流引導至外側(cè)周圍葉片(4、7)上的導 流罩(20、17)，后一級葉輪室5內(nèi)設(shè)置導流體18，在葉輪室5與導流體18之間形成第二級 環(huán)形氣流通道6，從前一級葉輪室21流出的氣流經(jīng)后一級氣流通道6作用于后一級葉輪室 5內(nèi)的葉片7上。第一級環(huán)形氣流通道3與葉輪21外周面上對應(yīng)呈環(huán)形設(shè)置的葉片4相通，使得氣 流通道3內(nèi)收集的環(huán)形氣流直接作用于葉輪21外周面上對應(yīng)設(shè)置的環(huán)形葉片4上，從而驅(qū) 動第一級葉輪21旋轉(zhuǎn)。第二級環(huán)形氣流通道6與葉輪8外周面上對應(yīng)呈環(huán)形設(shè)置的葉片7 相通，使得第二級環(huán)形氣流通道6內(nèi)收集的、來自前一級葉輪室21流出的環(huán)形氣流再一次 作用于后一級葉輪8外周面上環(huán)形設(shè)置的葉片7上，驅(qū)動后一級葉輪8旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力。兩極葉輪(21、8)產(chǎn)生的動力由動力輸出軸11輸出接氣體壓縮裝置12，氣體壓縮 裝置12產(chǎn)生的壓縮氣體輸入儲氣罐13儲存。為便于向外輸出動力，設(shè)置一對傘齒輪10和傳動軸15，傳動軸15從支撐座16中穿過。根據(jù)需要，兩極葉輪(21、8)產(chǎn)生的動力也可以從動力輸出軸11經(jīng)一對傘齒輪10、傳 動軸15向外傳送動力。向外傳送的動力可用于帶動各種動力機械，如發(fā)電機、抽水泵以及 各種動力工具等。實施例二另一種風能收集裝置，如圖5和圖6所示，本實施例除了氣流收集通道1的通道壁 上的活動部分的結(jié)構(gòu)不同于實施例一外，其它結(jié)構(gòu)與實施例一相同。在本實施中，氣流收集通道1的通道壁24上設(shè)置有可轉(zhuǎn)動面板22和彈性支撐件 23，可轉(zhuǎn)動面板22的一端與通道壁24鉸接，可轉(zhuǎn)動面板22受彈性支撐件23支撐。當風力 不超過預(yù)設(shè)值時，在彈性支撐件23的彈性力作用下，可轉(zhuǎn)動面板22保持與通道壁24的閉 合狀態(tài)。當風力超過預(yù)設(shè)值時，在彈性支撐件23的作用下，可轉(zhuǎn)動面板22受壓打開，向氣流 收集通道1外釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流，有效保護強風氣流對發(fā)動機組件的損害。當 風力回到預(yù)設(shè)值之下時，在彈性支撐件23的作用下，可轉(zhuǎn)動面板22回到與通道壁24保持 閉合的狀態(tài)，接收所有進入氣流收集通道1的氣流。實施例三—種風力發(fā)電裝置，如圖7和圖8所示，包括風力發(fā)動機和發(fā)電機。風力發(fā)動機包 括氣流收集裝置和發(fā)動機組件。氣流收集裝置包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道1、導流 體2、風向定位翼9和支撐座12。在本實施例中，發(fā)動機組件的結(jié)構(gòu)同實施例一。在氣流收 集裝置中，除了氣流收集通道1的通道壁23的活動部分的結(jié)構(gòu)不同于實施例一外，氣流收 集裝置的其它結(jié)構(gòu)與實施例一相同。兩極葉輪(21、8)產(chǎn)生的動力由動力輸出軸11輸出接 發(fā)電機12。在本實施例中，氣流收集通道1的通道壁23上設(shè)置的活動部分包括可轉(zhuǎn)動面板 22、彈性支撐件24、傳動桿25、傳動支撐桿27和可翻折面板26?？赊D(zhuǎn)動面板22與通道壁 23鉸接，可轉(zhuǎn)動面板22與傳動支撐桿27的一端固定連接，傳動支撐桿27的另一端鉸接傳 動桿25的一端和彈性支撐件24的一端，傳動桿25的另一端鉸接支撐可翻折面板26的一 端，可翻折面板26的另一端鉸接在氣流收集通道1的外端口上，彈性支撐件24的另一端鉸 接支撐在氣流收集通道1的外端口上。當風力超過預(yù)設(shè)值時，可翻折面板26發(fā)生翻折(釋 放部分氣流)，經(jīng)傳動桿25和傳動支撐桿27帶動可轉(zhuǎn)動面板22 —起轉(zhuǎn)動，形成外泄氣流通 道，同時，由轉(zhuǎn)動后的可轉(zhuǎn)動面板22形成新的較小的氣流收集通道1'。其中，外泄氣流通 道釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流，新的較小的氣流收集通道1'有效限制進入發(fā)動機組件 的氣流流量。當風力不超過預(yù)設(shè)值時，在彈性支撐件24和傳動支撐桿25的作用下，可翻折 面板26回復(fù)到未翻折狀態(tài)，可轉(zhuǎn)動面板22保持與通道壁23的閉合狀態(tài)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定 本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬 于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種氣流收集裝置，其特征在于包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道，所述氣流收集通道的通道壁至少包括活動部分，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，該活動部分受壓釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流收集裝置，其特征在于所述氣流收集通道的活動部分 包括多個活動板組成，各活動板受彈性支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述活動板受壓產(chǎn) 生側(cè)向翻轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流收集裝置，其特征在于所述氣流收集通道包括靠近內(nèi) 口的固定型氣流收集通道和靠近外口的活動型收集通道，所述活動型氣流收集通道由多個 面板圍合而成，所述活動型氣流收集通道的內(nèi)端口伸入所述固定型氣流收集通道內(nèi)，每一 面板上設(shè)有鉸接點和支撐點，所述面板通過鉸接點與固定型氣流收集通道的端部鉸接，所 述面板通過支撐點受彈性部件支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述面板能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使活 動型氣流收集通道的內(nèi)端口翻轉(zhuǎn)成為氣流收集裝置的外口。
4.一種風力發(fā)動機，包括氣流收集裝置、至少一個葉輪室、通過動力輸出軸裝設(shè)于所述 葉輪室內(nèi)的至少一個葉輪，所述氣流收集裝置包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道，其特征 在于所述氣流收集通道的通道壁至少包括活動部分，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，該活動部 分受壓釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風力發(fā)動機，其特征在于所述氣流收集通道的活動部分包 括多個活動板組成，各活動板受彈性支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述活動板受壓產(chǎn)生 側(cè)向翻轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風力發(fā)動機，其特征在于所述氣流收集通道包括靠近內(nèi)口 的固定型氣流收集通道和靠近外口的活動型收集通道，所述活動型氣流收集通道由多個面 板圍合而成，所述活動型氣流收集通道的內(nèi)端口伸入所述固定型氣流收集通道內(nèi)，每一面 板上設(shè)有鉸接點和支撐點，所述面板通過鉸接點與固定型氣流收集通道的端部鉸接，所述 面板通過支撐點受彈性部件支撐，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，所述面板能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使活動 型氣流收集通道的內(nèi)端口翻轉(zhuǎn)成為氣流收集裝置的外口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風力發(fā)動機，其特征在于在所述氣流收集通道內(nèi)設(shè)置有基 本呈錐形的導流體，在所述氣流收集通道的外側(cè)殼體上固定有風向定位翼，所述氣流收集 通道與所述導流體之間形成環(huán)形氣流通道，所述環(huán)形氣流通道與所述葉輪外周面上對應(yīng)固 定的葉片相通，使得氣流通道內(nèi)收集的環(huán)形氣流直接作用于所述葉輪外周面上對應(yīng)固定的 葉片上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風力發(fā)動機，其特征在于所述至少一個葉輪室為至少兩級 葉輪室，所述各級葉輪共用動力輸出軸裝設(shè)于各級葉輪室內(nèi)，從前一級葉輪室流出的氣流 經(jīng)氣流通道作用于后一級葉輪室內(nèi)的葉片上。
9.一種風能收集裝置，包括權(quán)利要求4-8任意一項所述的風力發(fā)動機、氣體壓縮裝置 和儲氣罐，所述風力發(fā)動機輸出的動力傳動氣體壓縮裝置，所述氣體壓縮裝置產(chǎn)生的壓縮 氣體輸入儲氣罐儲存。
10.一種風力發(fā)電裝置，包括權(quán)利要求4-8任意一項所述的風力發(fā)動機和發(fā)電機，所述 風力發(fā)動機的動力輸出軸連接所述發(fā)電機的動力輸入軸。
專利摘要本實用新型提供了一種氣流收集裝置，包括外口大、內(nèi)口小的氣流收集通道，所述氣流收集通道的通道壁至少包括活動部分，使其當風力超過預(yù)設(shè)值時，該活動部分受壓釋放部分超過預(yù)設(shè)值時的氣流。本實用新型還公開了采用氣流收集裝置的風力發(fā)動機、風能收集裝置和風力發(fā)電裝置，采用本實用新型，能夠有效消除臺風或強風等強氣流對設(shè)備的安全性隱患。
文檔編號F03D1/04GK201763511SQ20102024593
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者叢洋 申請人:叢洋